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Titano, un mondo a parte

di Simonetta Ercoli

 

   Nella costante ricerca di una possibile vita extraterrestre, nuovi orizzonti sono stati aperti sulla grande luna Titano dalla Missione Cassini-Huygens, in orbita nel Sistema di Saturno dal luglio 2004. Questo satellite, scoperto nel 1655 dall’astronomo olandese Christiaan Huygens, è uno dei corpi rocciosi più massicci dell’intero sistema solare: è più grande del pianeta Mercurio ed è il secondo satellite per dimensioni e massa, dopo Ganimede.

 

fig1-saturno-titano
(Fig.1 – Titano transita davanti a Saturno)

   La missione congiunta NASA/ESA/ASI, “Cassini-Huygens”, ha mappato la superficie di Titano grazie al lander Huygens che, disceso sul satellite nel gennaio 2005, ha rilevato a livello dell’equatore la presenza di dune fatte di particelle organiche e canali, simili a quelli escavati dal ghiaccio d’acqua, e laghi alle alte latitudini. Si ipotizzò che questo paesaggio poteva essere stato scolpito dall’azione di idrocarburi allo stato liquido, presenti quale risultato di un ambiente molto freddo, compatibile con la grande distanza dal Sole e con un’atmosfera stabile a -179°C. Quindi non dall’acqua, che a tali condizioni sarebbe completamente ghiacciata, ma che potrebbe comunque essere presente allo stato liquido in profondità, sotto la crosta di ghiaccio spessa circa 50 km, in base a quanto rilevato dalla maggior parte delle stime. Ci si potrebbe, però, chiedere se il requisito biologico terrestre dell’acqua possa essere svolto anche da altri liquidi, che sono stabili in superficie (metano ed etano ad esempio) e che possono portare ad una forma di chimica organica, con tutte le peculiarità legate alla vita, anche in un’espressione diversa da quella terrestre. Questo è quanto gli scienziati si propongono di scoprire con le loro ricerche.

   La morfologia superficiale di Titano si presenta molto eterogenea, come hanno rilevato le osservazioni a lunghezze d’onda infrarosse e radar, ed essa sembra compatibile con attività di tipo vulcanico, tettonico ed anche meteorologico, interagenti in un ciclo analogo a quello idrologico sulla Terra, ma operato da un idrocarburo, tipo il metano.
Titano è anche l’unico satellite naturale del sistema solare a possedere un’atmosfera sviluppata, scoperta nel 1944 Gerard Kuiper, facendo uso di tecniche spettroscopiche. I dati ottenuti dalle missioni dimostrano che essa è costituita per il 98,4% di azoto, l’1,4% di metano e tracce di numerosi altri gas ed è così densa che una persona potrebbe legarsi un paio di ali sul dorso e librarsi in volo, come un novello… Dedalo! (Ovidio, Metamorfosi, libro VIII vv.183-200)

[…] E subito dedica il suo ingegno a un campo ancora inesplorato,
sovvertendo la natura. Dispone delle penne in fila,
partendo dalle più piccole via via seguite dalle più grandi,
in modo che sembrano sorte su un pendio: così per gradi
si allarga una rustica zampogna fatta di canne diseguali.
Poi al centro le fissa con fili di lino, alla base con cera,
e dopo averle saldate insieme, le curva leggermente
per imitare ali vere. Icaro, il suo figliolo, gli stava
accanto e, non sapendo di scherzare col proprio destino,
raggiante in volto, acchiappava le piume che un soffio di vento
sollevava, o ammorbidiva col pollice la cera
color dell’oro, e così trastullandosi disturbava il lavoro
prodigioso del padre. Quando all’opera fu data
l’ultima mano, l’artefice provò lui stesso a librarsi
con due di queste ali e battendole rimase sospeso in aria. […]

   Agli inizi del secondo millennio osservazioni di tempeste nella regione antartica e nella regione equatoriale hanno fornito la prova della presenza di idrocarburi nell’atmosfera del satellite, prevalentemente metano, proveniente dal suo interno, a causa di fenomeni analoghi al nostro vulcanismo, ma di natura fredda, per questo definiti criovulcanici.

 

fig-2-mare-di-ligeia-nella-regione-del-polo-nord-di-ttano-potrebbe-rvelare-i-suoi-segreti-alla-sonda-time-dopo-il-suo-ammaraggio-nel-2013-credit-nasajpl
(fig.2: Il Mare di Ligeia)

   Successivamente, nel luglio 2006, la scoperta di laghi e mari, anche nell’emisfero settentrionale, ha confermato l’ipotesi della presenza di idrocarburi liquidi sulla superficie del satellite. In seguito questo dato è stato ulteriormente implementato da nuove riprese da parte di Cassini: la maggior parte dei laghi della luna sono concentrati alle latitudini settentrionali. Il più grande di questi bacini, denominato Mare di Kraken, è ampio quanto il Mar Caspio e il lago Superiore messi insieme. Alla sua sinistra si trova il secondo bacino per grandezza, il Mare di Ligeia, che ricopre un’area di circa 500 chilometri di diametro. Recenti flyby, accompagnati da condizioni meteorologiche favorevoli, hanno fornito immagini ancora più dettagliate, relazionate in un comunicato stampa dal Jet Propulsion Laboratory, in cui si legge che sono presenti superfici di terreno lucente intorno ai grandi bacini del nord, mai osservate prima. Due sono le spiegazioni proposte a riguardo: la prima ipotizza la costruzione di formazioni carsiche di origine salina simili a quelle presenti nelle Carlsbad Caverns (1) in New Mexico; la seconda, invece, propone la formazione di strutture derivate da crolli successivi ad un’eruzione vulcanica, che potrebbero anche spiegare il profilo arrotondato e le ripide pareti di questi laghi.

 

fig-3-questo-mosaico-in-falsi-colori-realizzato-a-partire-dai-dati-a-infrarossi-raccolti-dalla-sonda-cassini-della-nasa-rivela-le-differenze-nella-composizione-dei-materiali-di-superf
(Fig.3: particolari di Titano)

   Altro dato importante da tenere in considerazione riguardo alle condizioni ambientali della superficie di Titano è la sua temperatura media, che risulta essere molto vicina al punto triplo del metano, cioè la condizione in cui possono coesistere le forme liquida, solida e aeriforme di questo idrocarburo, come accade sulla Terra per l’acqua, condizione questa molto importante per lo sviluppo della vita.
La composizione del puzzle di informazioni ha delineato per Titano la presenza di condizioni ambientali tali che hanno portato gli scienziati ad assimilarlo allo stadio della Terra al tempo approssimativo dell’origine della vita. Potrebbe essersi verificata un’analoga condizione su Titano? La vita potrebbe aver avuto origine durante le fasi iniziali più calde della formazione del satellite e successivamente essere stata salvaguardata attraverso lo sviluppo di strategie di adattamento alle nuove condizioni, progressivamente sempre più fredde? Una risposta a queste domanda potrà essere data solo da nuove esplorazioni dirette dell’ambiente della luna con tipologie più avanzate di landers, che non troverebbero grandi ostacoli nella loro discesa, in quanto le condizioni si presentano favorevoli: bassa gravità, densa atmosfera, calma di venti in quota, bassa radiazione. Unico svantaggio… la grande distanza dalla Terra!

 

fig-4-il-robot-planetary-lake-lander-della-nasa-galleggia-su-un-lago-di-ttiano-in-questa-rappresentazione-artistica-illustrazione-per-gentile-concessione-nasajpl

(Fig.4: scendere sulla superficie di Titano)

   Per sorvolare le diverse zone di Titano potrebbe essere adeguata una mongolfiera, una sorta di rover galleggiante in grado di sfruttare al meglio le condizioni della sua atmosfera. E un veicolo di questo tipo è quello che stanno studiando agenzie spaziali statunitensi ed europee, in collaborazione con imprenditori privati. Un team scientifico, guidato dall’astrobiologa del SETI Nathalie Cabrol, sta lavorando da qualche anno al robot Planetary Lake Lander, una sonda testata in Cile sopra la Laguna Negra, luogo assimilabile ad un mare alieno, in quanto alimentata da ghiacciai, sovrastata da un’atmosfera sottile, soggetta a forti perturbazioni e valanghe e circondata da vulcani. Nel 2011 questo lander ha iniziato ad esplorare tutta l’area, determinando dimensioni e profondità del lago, misurandone il pH e rilevando i fenomeni meteorologici. Questo tipo di veicolo è comunque progettato per un lavoro di tipo terrestre e quindi la sua struttura risulta essere troppo pesante per un impiego su Titano e, pertanto, sarà necessario riadeguarla per sostenere il volo nello spazio.

   Altra missione prevista verso Titano è TiME, Titan Mare Explorer, una missione inserita in quella più ampia del Titan Saturn System Mission. Ad essa sta lavorando Ellen Stofan, già membro del team che ha curato il radar di Cassini, insieme a Lockheed Martin (Proxemy Research Inc.) e al Laboratorio di Fisica Applicata della Johns Hopkins University. Ellen Stofan, ricercatrice principale della Proxemy Research, ha presentato nel 2009 alla “Decadal Survey”2 un lavoro, in cui metteva in rilievo il ruolo importante rivestito da mari e laghi di Titano nel ciclo complessivo del metano sulla sua superficie. Un obiettivo primario della missione sarà proprio quello di esaminare il ciclo di questo composto, per cogliere le analogie e le differenze rispetto al quello idrologico sulla Terra allo scopo di rilevare la presenza di una dinamica chimica complessa simile a quella che ha portato alla formazione della vita sul nostro pianeta miliardi di anni fa. Il progetto, di costo non eccessivamente alto e non suscettibile di variazioni in itinere, prevede il lancio di una zattera robot con un razzo Atlas 411 tra il 2016 e il 2018. La discesa sul Mare Ligeia (78 ° N, 250 ° W) avverrà nel 2023.

 

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(fig.5: AVIATR)

   Il Dr. Jason W. Barnes dell’Università dell’Idaho e un team di 30 scienziati ed ingegneri stanno mettendo a punto una missione senza equipaggio per esplorare Titano, chiamata AVIATR (Aerial Vehicle for In-situ and Airborne Titan Reconnaissance). Questa consiste nell’invio sul satellite di un vettore spaziale costituito da tre veicoli: veicolo spaziale (SV) per il volo, un veicolo Entry (EV) per l’ingresso e la discesa , e il Veicolo Air (AV) per volare nell’atmosfera del satellite. AV studierà la dinamica dell’atmosfera e analizzerà la morfologia della superficie in modo più approfondito, grazie ad una specifica strumentazione di bordo; inoltre potrebbe essere programmato per salire fino a 14 km di altitudine e scende a 3,5 km di quota una volta al giorno, consentendo un monitoraggio molto più accurato e completo della struttura e della dinamica di tutto il satellite. Il costo stimato della missione è, però, piuttosto alto, 715 milioni di dollari, suscettibili di aumento in fase di realizzazione; per tale motivo il progetto non ha avuto ancora l’approvazione di priorità dal National Research Council’s “Decadal Survey” (2).

SIMONETTA ERCOLI


Note

(1) Le Carlsbad Caverns si sono formate a partire da 250 milioni di anni fa circa, con la creazione di una lunga barriera corallina a ferro di cavallo, formata da resti di spugne, alghe, conchiglie e da calcite che precipitava direttamente dall’acqua, in un mare interno che ricopriva questa regione. Quando il mare scomparve la barriera corallina fu sepolta da depositi di sali e gesso. Qualche milione di anni fa, a causa del sollevamento e dell’ erosione della zona, dalla roccia ha cominciato ad emergere la barriera corallina sepolta. L’acqua piovana, resa leggermente acida dall’aria e dal suolo da cui filtrava, percolando nelle fessure della barriera corallina, lentamente disciolse il calcare e causò l’inizio del processo di formazione delle grandi camere sotterranee.

(2) Il Decadal Survey fornisce indirettamente le priorità scientifiche attraverso una distribuzione cronologica dello svolgimento delle missioni. Si tratta di un sondaggio completo per la prima volta di tutte le scienze della Terra che potrebbero beneficiare di osservazioni spaziali. Lo studio è richiesto e sostenuto dalla NASA, NOAA, USGS.


Bibliografia

1. Jonathan I Lunine, Saturn’s Titan: A Strict Test for Life’s Cosmic Ubiquity, Based on a Talk at the 2008 Symposium “Space: The Evolving Frontier” of the Annual Meeting of the American Philosophical Society

2. Ovidio, Metamorfosi, libro VIII vv.183-200

3. Dirk Schulze-Makuch and David H. Grinspoon, Biologically Enhanced Energy and Carbon Cycling on Titan?

4. Jason W. Barnes and team, AVIATR—Aerial Vehicle for In-situ and Airborne Titan Reconnaissance.

5. Splashdown on Titan? http://www.centauri-dreams.org/?p=22478

6. Titan’s Northern Lake Country http://www.centauri-dreams.org/?p=29370

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